DE1197909B

DE1197909B - Heat exchanger with pipe bundles connected to vertical wall pipes of a hot gas flue

Info

Publication number: DE1197909B
Application number: DEV15207A
Authority: DE
Inventors: Gustav Svensson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-10-14
Filing date: 1958-10-14
Publication date: 1965-08-05
Also published as: GB913010A; FI44245B

Description

Wärmetauscher mit an lotrechten Wandrohren eines Heizgaszuges angeschlossenen. Röhrbündeln . _ ..: . _ Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, bei dem eine Flüssigkeit im Innern von einzelnen parallel zueinander liegenden, zu Rohrbündeln zusammengefaßten und einer Beheizung ausgesetzten Rohren, welche im Arbeitsmittelstrom parallel geschaltet sind und deren der Querströmung des Heizmittels ausgesetzte einfache Rohrstrecke ein Mehrfaches von der dem Parallelstrom ausgesetzten Rohrstrecke beträgt, erwärmt oder verdampft wird und wobei die Rohrbündel an lotrechten öder annähernd lotrechten, die Wände eines Heizgaszuges verkleidenden Rohren angeschlossen sind.Heat exchangers connected to vertical wall pipes of a heating gas flue. Tube bundles. _ ..:. _ The invention relates to a heat exchanger in which a Liquid inside of individual tube bundles lying parallel to one another combined pipes exposed to heating, which are in the working medium flow are connected in parallel and exposed to the cross flow of the heating medium simple pipe section a multiple of the pipe section exposed to the parallel flow is, is heated or vaporized and wherein the tube bundle at vertical barren connected approximately perpendicular pipes lining the walls of a heating gas flue are.

Es ist bekannt, bei Wärmetauschern jeweils einseitig geschlossene oder einzelne U- oder V-förmig gebogene Rohre von Wandrohren in den Gasstrom hineinragend anzuwenden. Eine derartige Ausbildung ergibt nur ,eine geringe wärmeaufnehmende Fläche, weshalb man zur Vergrößerung der Fläche zu komplizierten Rohrformen überging. Beispielsweise wurden die Rohre in Form eines seitwärts liegenden W oder in Schraubenlinien mit mehr oder minder langen geraden Strecken gebogen. Derartige Rohrformen sind nicht nur schwer herzustellen, sie haben auch einen erhöhten Druckabfall.It is known that heat exchangers are closed on one side or individual U- or V-shaped bent pipes from wall pipes protruding into the gas flow apply. Such a training results only in a low heat-absorbing Area, which is why complex tube shapes were used to increase the area. For example, the tubes were in the shape of a sideways W or in helical lines curved with more or less long straight stretches. Such tube shapes are Not only are they difficult to manufacture, they also have an increased pressure drop.

Bei einem weiteren Wärmetauscher kommen U-förmige, in einer Ebene liegende, an einem zugehörigen Wandrohr angeschlossene Rohre zur Anwendung, deren dem Gasstrom ausgesetzte waagerechte Rohrstrecken im Verhältnis zu den parallel angeströmten Rohrstrecken kurz sind, was einen ungünstigen Wärmeübergang zur Folge hat.Another heat exchanger is U-shaped, in one plane lying pipes connected to an associated wall pipe for use, whose horizontal pipe sections exposed to the gas flow in relation to the parallel sections are short, which results in an unfavorable heat transfer Has.

Es sind jedoch auch Wärmetauscher bekanntgeworden, bei welchen ein derartiges, aus U-förmigen Rohren gebildetes Rohrbündel lange, der Querströmung der Gase ausgesetzte Rohrstrecken aufweist. Die U-förmigen Rohre sind hierbei im Arbeitsmittelstrom parallel geschaltet.However, there are also heat exchangers known in which a such a tube bundle formed from U-shaped tubes long, the cross flow which has pipe sections exposed to gases. The U-shaped tubes are here in Working medium flow connected in parallel.

Ferner ist es nicht neu, bei Wärmetauschern mehrere Rohrgruppen hintereinanderzuschalten, die vom Arbeitsmittel nacheinander durchströmt werden.Furthermore, it is not new to connect several pipe groups in series with heat exchangers, through which the work equipment flows one after the other.

Weiter ist es bekannt, in die Wandrohre eines Wärmetauschers, von denen U-förmig gebogene Rohre ausgehen, die in einen Dampfraum münden, eine Drosselstelle einzusetzen, die das Aufsteigen von Dampf erlaubt, eine absteigende Wasserströmung dagegen verhindert.It is also known, in the wall tubes of a heat exchanger, from where U-shaped bent pipes run out, which open into a steam chamber, a throttle point to use that allows steam to rise, a descending flow of water against it prevented.

Bei einer weiteren Wärmetauscherfläche sind haarnadelförmig gebogene Rohre an ein Rohr angeschlossen, das mittels einer Scheibe in zwei Kammern geteilt ist, die durch ein Loch in der Scheibe miteinander in Verbindung stehen, so daß Dampfwassergemisch unmittelbar in die untere Kammer abströmen kann, ohne die Rohre der Wärmetauscherfläche durchströmen zu müssen.In the case of a further heat exchanger surface, they are curved in the shape of hairpins Pipes connected to a pipe that is divided into two chambers by means of a washer which are in communication with each other through a hole in the disc, so that Steam water mixture can flow directly into the lower chamber without the pipes having to flow through the heat exchanger surface.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher zu schaffen, bei dem-eine große Wärmetauscherfläche auf vorgegebenem kleinem Raum bei Vermeidung komplizierter Rohrformen--untergebracht werden kann. Hierbei wird angestrebt, große; der Querströmung des Heizmittels ausgesetzte Rohrstrecken zu verwenden, um einen guten Wärmeübergang zu erreichen. Ferner soll eine Verringerung der Temperaturunterschiede in den einzelnen Rohren der Rohrbündel erzielt werden, um damit eine gleichmäßige, Aufwärmung des Arbeitsmittels zu erhalten: Ein geringer Druckabfall in den einzelnen Wärmetauscherflächen ist ein weiteres Ziel der Erfindung, wie auch eine häufige und intensive Durchmischung des Arbeitsmittels. Weiterhin soll eine leichte Ausbaubarkeit etwa schadhaft gewordener Rohre gesichert sein.The invention is based on the object of creating a heat exchanger, in which a large heat exchanger surface in a given small space if avoided more complicated pipe shapes - can be accommodated. The aim here is large; to use the cross flow of the heating medium exposed pipe sections to a to achieve good heat transfer. Furthermore, the aim is to reduce the temperature differences can be achieved in the individual tubes of the tube bundle in order to achieve a uniform, To maintain warming up of the work equipment: A small pressure drop in the individual Heat exchange surfaces is another object of the invention, as well as a common one and intensive mixing of the working medium. Furthermore, it should be easy to expand any damaged pipes must be secured.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird für einen Wärmetauscher der eingangs. genannten Gattung vorgeschlagen, daß die lotrechten oder annähernd lotrechten Rohre mit in. Abstand voneinander liegenden an sich bekannten Drosselstellen. versehen sind und die in an sich bekannter Weise im Arbeitsmittelstrom hintereinandergeschalteten Rohrbündel an den lotrechten Rohren derart angeschlossen: sind,- daß -die Austrittsenden eines ersten Rohrbündels und die Ein trittsenden des darauffolgenden Rohrbündels in einen von Drosselstellen begrenzten Abschnitt des zugehörigen lotrechten Rohres münden.To solve the problem, the is for a heat exchanger at the beginning. mentioned genus suggested that the perpendicular or approximately perpendicular Pipes with throttling points which are known per se and which are located at a distance from one another. Mistake and which are connected in series in the working medium flow in a manner known per se Tube bundles are connected to the vertical tubes in such a way: - that - the outlet ends a first tube bundle and the A occurs ends of the subsequent tube bundle into a section of the associated vertical pipe that is limited by throttling points flow out.

Hierdurch- wird erreicht, - däß -eine den Erfordernissen entsprechende große Wärmetauschfläche gebildet werden kann, wobei komplizierte Rohrformen, vermieden sind, ein. guter Wärmeübergang gesichert ist und damit eine gute Ausnutzung des Wärmein- halts der zugeführten - Gase und wobei nur-. ein geringer Druckabfall in den Rohren der Wärme- tauschflächen auftritt. Weiterhin ist die Aufwärmung des Wärmeträgers gleichmäßig und die Temperatur- unterschiede in den einzelrieri @Itohren der W"ärme- tauschflächen sind gering: Vorteilhaft sind die häufige und intensive DuM mischuni des Wärmeträgers und die durch die Drosselstellen erzielte@erhöhte@Zirku- lation des WärmetYägcrs sowie die durch diese Dros- selstellen erreichte Trennung von bereits entstande- nem Dampf vom Wasser. Ein weiterer Vorteil ist die einfache Auswechselbarkeit einzelner Wärmetauscher- mhre au_@ dere.F@, [email protected]. wesentliche Verminderung der gesamten Wärme- tauschfläche das eine oder andere Bündelrohr gänz- lich; aus deln.#,Umlauf ;genommen =werden kann. Eine weitere. Vergleichmäßigung der Erwärmung des Wärmeträgers kann bei -Anordnung der lotrech- ten oder annähernd lotrechten Rohre an zwei gegenüberliegenden Wänden des Zuges dadurch er- reicbt_vterden, daß einem_im_höchsten_Temperatur- bereich des Heizmittels liegenden Rohrbündel an dem zugehörigen lotrechten Rohr ein im niedrigen Tempe- raturbereich liegendes folgt,- während einem im mitt- leren Temperaturbereich; liagenden-Rohrbiindel an dem,zugehöen lotrechten Rohr ein solches in an- nähernd gleichem Temperaturbereich folgt. Die Erfindung ist an . Ausführungsbeispielen er- läutert, und zWnr'zeigt ' .-. . - _ - Fi g. 1-einen -waagerechten Schnitt-durch einen Heizgaszug nach der Linie A -A der F i g. 3, F i g. 2 einen Schnitt wie in F i g. 1, jedoch nach F i g. 3 eine Ansicht eines. :R-auchgaszuges _mit.lot- focht geschnittenen Wandrohren, F i g. 4 einen lotrechten Längsschnitt durch einen Abhitzekessel, _ - ... -F-i g; 5. einet lotrechten -Längsschnitt durch 'einen F#Ieißwasserkessel und - _-- -- F i g: 6 : einen- Schnitt nach -.der. Linie C-C. der, g .5 . "., ,. --- .-. -: _ . .-- . Die Rohrblindel- 1-. gehen- von- lotrechten -oder- an- nähernd lotrechten Wandrohren 2, -die einen Heizgas- zi#g an -zwei Seiten verkleiden; aus und erstrecken sieh' in den -Gaszug' hinein.- In -den- Wandrohten 2 steigt eine Flüssigkeit nach oben, die in den -Rohr- >ündeln-des Wärmetauschers erwärmt oder verdampft werden soll: Die Rohrbündel bestehen .aus einzelnen, im. Arbeitsmittelstrom .:päxallelgeschalteten- Röhren, deren der Querströmung des :Heizmittels ausgesetzte einfache Rohrstrecke ein Mehrfaches von" der -dezb Parallelstrom ausgesetzten-Rohrstrecke--beträgt.-Die lotrechten oder annähernd- -lotrechten-Rohre 2 sind mit- in-Abstand voneinanderliegenden Drosselstellen 3 versehen: Diese können- als Kreisring (F i g. 1 -und 2" nechts) oder als Kreisabschnitt -(Fig:-1.und_2,°links) ,ausgebildet-sein; Hierbei-eind--die Rohrbündel-lt ign den Rohren 2'sö-angesclilo_ssen, daß -die Austrittsen- den eines erstenoltrbürtdels und -die Eintrittsenden des darauffolgenden Rohrbündels in einen von- Dros- selstellen.-3 begrenzten Abschnitt ihres lotrechten Rphres-2-müaden: . - . . .. - . _ . - .. .. - . , In F i g. 1 sind die -Seitenwandrohre 2'-auf--gegen- überliegenden Seiten -versetzt zueinander angeordnet, was eine bessere Wärmeausnutzung der die Wärmetauschflächen berührenden Gase zur Folge hat.This achieves - that - a large heat exchange surface corresponding to the requirements can be formed, with complicated tube shapes being avoided. good heat transfer ensured and thus a good utilization of the heat input halts the supplied - gases and where only -. a low pressure drop in the pipes of the heat exchange surfaces occurs. Furthermore, the warm-up is of the heat carrier evenly and the temperature differences in the individual ranks of the W "arm Exchange areas are small: the frequent ones are advantageous and intensive mixing of the heat transfer medium and the @ increased @ circu- lation of the heat exchanger as well as the achieved separation from already created some steam from the water. Another benefit is that easy interchangeability of individual heat exchanger more au_ @ dere.F @, v @ beieitweiss..without. substantial reduction of the total heat exchange area one or the other bundle tube lich; from deln. #, circulation; can be taken = can be. Another. Equalization of the warming the heat transfer medium can be arranged with the perpendicular th or almost perpendicular pipes on two opposite walls of the train reicbt_vterden that one_in the_highest_temperature- area of the heating medium lying tube bundle on the associated vertical pipe in a low temperature that follows, - during a mid-range leren temperature range; lying pipe bundle the vertical pipe belonging to it. follows approximately the same temperature range. The invention is on. Embodiments purifies, and sometimes 'shows' .-. . - _ - Fi g. 1-a -horizontal section-through one Heating gas flue according to line A -A of FIG . 3, F i g. 2 shows a section as in FIG. 1, but after F i g. 3 is a view of a. : R-also throttle cable _mit.lot- fenced cut wall pipes, F i g. 4 a vertical longitudinal section through a Waste heat boiler, _ - ... -Fi g; 5. a vertical longitudinal section through a F # hot water boiler and - _-- - Fig: 6: a cut after - . The. Line CC. the, g .5. ".,,. --- .-. -: _. .-- . The tube blind 1-. proceed- from- perpendicular -or- to- almost perpendicular wall pipes 2, -the one heating gas- zi # g on - cover two sides; out and extend look 'into the gas flue' - into the wall tubes 2 a liquid rises, which enters the -pipe- > The heat exchanger heats up or evaporates should be: The tube bundles consist of individual, in . Working medium flow.: Tubes connected in parallel, whose exposed to the cross flow of the heating medium simple pipe section a multiple of "der -dezb -Pipe section exposed to parallel flow - is.-The perpendicular or approximately perpendicular tubes 2 are with-at-a-distance from one another throttle points 3 provided: These can - as a circular ring (Fig. 1 - and 2 " right) or as a segment of a circle - (Fig: -1.and_2, ° left) to be trained; Here-and - the tube bundle according to ign the pipes 2 are connected so that the outlet that of a first drudge and the entry ends of the subsequent tube bundle in one of- selstellen.-3 limited section of your perpendicular Rphres-2-müaden:. -. . .. -. _. - .. .. -. , In Fig. 1 are the side wall pipes 2'-on - opposite- overlying sides -staggered to each other, which results in better heat utilization of the gases in contact with the heat exchange surfaces.

F i g. 4 zeigt als Anwendungsbeispiel eines Wärmetauschers einen Abhitzekessel. Hierbei sind das im höchsten und das.-im niedrigen Temperaturbereich liegende Rohrbündel 1 . am -gleichen .Seitenwandrohr angeschlossen, während die im mittleren Temperaturbereich liegenden Bündel ebenfalls an einem gleichen Rohr angeschlossen: -sind. Damit ergibt sich am Ende der lotrechten Rohre eine für beide Zugseiten etwa gleiche Temperatur der Teilströme.F i g. 4 shows a waste heat boiler as an application example of a heat exchanger. These are tube bundles 1 in the highest and that in the low temperature range. connected to the same side wall pipe, while the bundles lying in the middle temperature range are also connected to the same pipe: are. This results in a temperature of the partial flows that is approximately the same for both sides of the train at the end of the vertical tubes.

In den F i g. 5 und 6 ist als weiteres Anwendungsbeispiel ein ölgefeuerter Heißwasserkessel dargestellt, .bei.. dem abwechselnd- von den Seiten- des Rauchgaszuges die Wärmetauscherbündel in den Zug hineinragen.In the F i g. 5 and 6 is an oil-fired one as a further application example Hot water boiler shown, .at .. the alternating - from the sides - of the flue gas the heat exchanger bundles protrude into the train.

Claims

Patentansprüche: 1: Wärmetauscher; bei dem eine Flüssigkeit im Innern von einzelnen parallel zueinander liegenden, zu Rohrbündeln- zusanmengefaßten und einer- Beheizung ausgesetzten Rohren, welche im Arbeitsmittelstrom parallel - geschaltet sind unö deren der -Querströmung:- des Heizmittels @'ausz# gesetzte einfache - Rohrstrecke ein Mehrfaches von der dem Parallelstrom- ausgesetzten -Rohr= strecke beträgt, erwärmt oder verdampft *ird und wobei die Rohrbündel am - lotrechtem Ader, - annähernd - lotrechten,- die- Wände eines -Heizgas zuges verkleidenden Rohren angeschlossen -sirid@ dadurch gekennzei-ehnet; daß die-lo'trechten oder annähernd-lotrechten Rohre.(2) mit in -Abstand . voneinander. liegenden an sich -bekannten Drosselstellen (3.) versehen sind und' diq, in an- sich bekannter- Weise im Arbeitsmittelstrorix hintereinandergeschalteten-Rohrbündel (1) an den lotrechten -Rohren (2) derart angeschlossen sind, daß-die Austrittsenden-eines- ersten Rohrbündels und die Eintrittsenden des- darauffolgenden Rohr, bündels in einen von Drosselstellen begrenzten Abschnitt des =zugehörigen;- lotrechten Rohres münden. - -2. Wärmetauscher nach Anspruch 1 mit- Ariordnung der lotrechten oder annähernd lotrechten: Rohre an-zwei - gegenüberliegenden Wänden des Zuges, dadurch gekennzeichnet; daß einem im höchsten Heizmittels liegenden Rohrbündel -an dem zugehörigen lotrechten- Rohr (2) ein-ini -niedrigen Temperaturbereich liegendes folgt, während einem im mittleren Teenperaturbereich` - liegenden -Rohrbündel uh.' -deiU zugehörigen lotrechten Rohr ein solches in annähernd gleichem;, Temperaturbereich folgt (F i g. 4). -InBetracht -gezogene-Druckschriften: @- -:: Deutsche Patentschrift Nr. 519 056; schweizerische Patentschriften-1-#r. 241271., _. 172 832; .. . .- .--, _. USA.-Patentschiiften Nr: 533172, 523 448; . -: Studentenpausen Nr. 22, 23, 24 a, 25 der Kohlen- scheidungsgesellsehaft;-Stuttgaxt;. - : - .. Zeitschrift "»The Steam - Eugineer«, Juni 1954-. S:;328 bis 332.

Claims: 1: heat exchanger; in which there is a liquid inside individual pipes, which are parallel to one another, are combined into pipe bundles and are exposed to heating, which are connected in parallel in the working medium flow and which are connected to the cross flow of the simple pipe section exposed to the heating medium a multiple of the -pipe = section exposed to the parallel flow is heated or evaporated and the tube bundle is marked on the - vertical wire, - approximately - vertical, - the- walls of a -heating gas supply-covering pipes connected -sirid @ thereby; that the-lo 'perpendicular or nearly-perpendicular pipes. (2) with in -stance. from each other. lying in itself - known throttle points (3) are provided and 'diq, in a known manner in the working medium stream, pipe bundles (1) connected in series to the vertical pipes (2) are connected in such a way that - the outlet ends - one - The first tube bundle and the inlet ends of the subsequent tube bundle open into a section of the associated vertical tube that is delimited by throttling points. - -2. Heat exchanger according to claim 1 with the arrangement of the vertical or approximately vertical: tubes on two opposite walls of the train, characterized; that a tube bundle located in the highest heating medium - on the associated vertical tube (2) is followed by a -ini -low temperature range, while a -tube bundle uh. " -DeiU associated vertical pipe such in approximately the same; temperature range follows (Fig. 4). -In consideration -drawn-publications: @ - - :: German Patent No. 519 056; Swiss patents-1- # r. 241271., _. 172 832; ... .- .--, _. U.S. Patent Publication Nos .: 533172, 523 448; . -: Student breaks No. 22, 23, 24 a, 25 of the coal divorce company; -Stuttgaxt ;. -: - .. Journal "" The Steam - Eugineer ", June 1954-. S:; 328 to 332.